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  • 传输门-源码

    2021-02-10 03:22:09
    传输门
  • 传输门和三态门什么区别三态门就是指输出有三种状态(0,1,高阻)的门。传输门就是指可以控制通路通断的门,导通时,一端的信号可以传到另一端,不导通时,一端信号不能传到另一端。两者不是对等关系,数字电路中三态...

    传输门和三态门什么区别

    三态门就是指输出有三种状态(0,1,高阻)的门。传输门就是指可以控制通路通断的门,导通时,一端的信号可以传到另一端,不导通时,一端信号不能传到另一端。两者不是对等关系,数字电路中三态门可以有各种实现方法,其中一种就是用传输门实现。

    注:高阻态(Z态)指的就是门的输出脚的两个驱动TTL或MOS管(即上拉网络和下拉网络)都处于截止状态时的输出状态。

    三态门

    三态门(Three-stategate)是一种重要的总线接口电路。

    三态指其输出既可以是一般二值逻辑电路,即正常的高电平(逻辑1)或低电平(逻辑0),又可以保持特有的高阻抗状态。高阻态相当于隔断状态(电阻很大,相当于开路)。

    三态门结构高阻态是一个数字电路里常见的术语,指的是电路的一种输出状态,既不是高电平也不是低电平,如果高阻态再输入下一级电路的话,对下级电路无任何影响,和没接一样,如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平,随它后面接的东西定。

    处于高阻抗状态时,输出电阻很大,相当于开路,没有任何逻辑控制功能。高阻态的意义在于实际电路中不可能断开电路。三态电路的输出逻辑状态的控制,是通过一个输入引脚实现的。

    三态门都有一个EN控制使能端,来控制门电路的通断。可以具备这三种状态的器件就叫做三态器件。当EN有效时,三态电路呈现正常的“0”或“1”的输出;当EN无效时,三态电路给出高阻态输出。

    三态门在双向端口中运用时,如图1所示,设置Z为控制项,当Z=1时,三态门呈高阻状态,上面的线路不通只能输入,当Z=0时,三态门呈正常高低电平的输出状态,可输出,即O路通。三态门是一种扩展逻辑功能的输出级,也是一种控制开关。主要是用于总线的连接,因为总线只允许同时只有一个使用者。通常在数据总线上接有多个器件,每个器件通过OE/CE之类的信号选通。如器件没有选通的话它就处于高阻态,相当于没有接在总线上,不影响其它器件的工作。

    三态门的三态介绍及特点

    三态是指:高电平、低电平、高阻态。

    三态门有三种输出状态:输出高电平、输出低电平和高阻状态,前两种状态为工作状态,后一种状态为禁止状态。值得注意的是,三态门不是具有三种逻辑值。在工作状态下,三态门的输出可为逻辑‘0’或者逻辑‘1’;在禁止状态下,其输出呈现高阻态,相当于开路。

    三态门有广泛的应用,利用三态门可以实现线与,也被广泛应用于总线传送。总线传送时,为了保证数据传送的准确性,任意时刻,n个三态门的控制端只能有一个为1,其余均为0,而三态门利用高阻态可以很好的实现这一特性。

    传输门

    CMOS传输门(TransmissionGate)是一种既可以传送数字信号又可以传输模拟信号的可控开关电路。CMOS传输门由一个PMOS和一个NMOS管并联构成,其具有很低的导通电阻(几百欧)和很高的截止电阻(大于10^9欧)。

    所谓传输门(TG)就是一种传输模拟信号的模拟开关。CMOS传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型MOSFET并联而成,如下图所示。

    cmos传输门工作原理

    TP和TN是结构对称的器件,它们的漏极和源极是可互换的。设它们的开启电压|VT|=2V且输入模拟信号的变化范围为-5V到+5V。为使衬底与漏源极之间的PN结任何时刻都不致正偏,故TP的衬底接+5V电压,而TN的衬底接-5V电压。两管的栅极由互补的信号电压(+5V和-5V)来控制,分别用C和!C表示。

    传输门的工作情况如下:当C端接低电压-5V时TN的栅压即为-5V,vI取-5V到+5V范围内的任意值时,TN不导通。同时、TP的栅压为+5V,TP亦不导通。可见,当C端接低电压时,开关是断开的。为使开关接通,可将C端接高电压+5V。此时TN的栅压为+5V,vI在-5V到+3V的范围内,TN导通。同时TP的棚压为-5V,vI在-3V到+5V的范围内TP将导通。

    由上分析可知,当vI《-3V时,仅有TN导通,而当vI》+3V时,仅有TP导通当vI在-3V到+3V的范围内,TN和TP两管均导通。

    进一步分析还可看到,一管导通的程度愈深,另一管的导通程度则相应地减小。换句话说,当一管的导通电阻减小,则另一管的导通电阻就增加。由于两管系并联运行,可近似地认为开关的导通电阻近似为一常数。这是CMOS传输出门的优点。在正常工作时,模拟开关的导通电阻值约为数百欧,当它与输入阻抗为兆欧级的运放串接时,可以忽略不计。

    逻辑功能

    MOSFET的输出特性在原点附近呈线性对称关系,因而它们常用作模拟开关。模拟开关广泛地用于取样——保持电路、斩波电路、模数和数模转换电路等。在数字逻辑电路设计中,传输门左端为输入,右端为输出,上端C反、下端C为控制端,当C反为0,C为1时TG门开通,此时右端输出out=左端输入in。

    传输门的应用

    (1)门控振荡器

    如图3所示,当c为“1”时,TG导通电路振荡,VO输出矩形波;当c为“O”时,TG截止,电路停止振荡。

    图3门控振荡器

    (2)程控脉冲振荡器

    如果要获得不同频率矩形波可采用如图4所示的电路,只要对A、B、C加入不同的电平控制,即可获得不同频率的矩形波。

    图4程控脉冲振荡器

    (3)程控运算放大器

    传输门可以传输数字信号,也可以传输模拟信号,在运算放大器的反馈部分采用程控方式,可以改变放大器的电压放大倍数。如图5程控放大器

    图5程控放大器

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  • cmos传输门

    2012-02-10 13:14:44
    cmos传输门
  • CMOS传输门

    2020-10-20 21:23:37
    如下图,当c=0,则c‾\overline{c}c=1,两只管子T1和T2均截止;当c=1,则c‾\overline{c}c=0,两只管子中至少有一只是导通的,Uo≈Ui 。CMOS传输门电路如下:

    如下图,当c=0,则c\overline{c}=1,两只管子T1和T2均截止;当c=1,则c\overline{c}=0,两只管子中至少有一只是导通的,Uo≈Ui 。CMOS传输门电路如下:在这里插入图片描述

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  • 数字电路基础知识——CMOS门电路 (与非门、或非、非门、OD门、传输门、三态门) 一、二极管门电路 二、CMOS 门电路 反相器(非门) 常用的逻辑门:或非门、与非门 相同面积的cmos与非门和或非门哪个更快——与非门会...

    数字电路基础知识——CMOS门电路 (非门、或非门、与非门、或门、与门、与或非门、异或门、OD门、传输门、三态门)
    先了解二极管门电路逻辑,再次介绍CMOS门电路,也是IC中用的最广泛的门电路。
    主要了解与非门、或非门以及相同面积的cmos与非门或非门哪个更快。OD门、传输门、三态门。

    一、二极管门电路

    CMOS门电路介绍之前,先介绍二极管门电路:

    1. 与门

    只要有一个为低电平,Y端就被拉低到0.7V
    在这里插入图片描述

    2. 或门

    只要有一个为高电平,Y端就被拉高到2.3V
    在这里插入图片描述

    3. 二极管门电路的缺点

    输出的高低电平数值和输入的高低电平不相等,相差一个导通电压,如果输出作为下一级门输入信号,将发生高、低电平偏移
    输出端对地接上负载电阻,组在电阻的改变会影响输出高电平。因此,这种电路只用作IC内部的逻辑单元,并不能作为输出端直接驱动负载

    二、CMOS 门电路

    1. 反相器(非门)

    反向器的介绍可以参考
    数字电路基础知识——反相器的相关知识(噪声容限、VTC、转换时间、速度的影响因素、传播延时等)

    2. 常用的逻辑门:或非门、与非门

    除了反相器,比较常用的有 或非门、与非门、或门、与门、与或非门、异或门等。
    逻辑表达式分别为:
    Y=(AB)’
    T=(A+B)'

    在这里插入图片描述
    下面主要了解下与非门其缺点、和改进的电路.

    主要缺点
    1)输出电阻R0受输入状态影响,即输出电阻不一样,能够相差四倍。如:
    A=1, B=1,则R0 = Ron2 + Ron4 = 2Ron
    A=0, B=0,则R0 = Ron2 // Ron4 = 1/2Ron
    A=0, B=1,则R0 = Ron1 = Ron
    A=0, B=0,则R0 = Ron3 = Ron

    2)输出的高低电平受输入端数目的影响
    输入端越多,,串联的驱动管数目也越多,输出的VOL越高,VOH也更高。
    当输入端全部为低电平时,输入端越多负载并联的数目越多,输出的高电平VOH也越高。

    3)使T2、T4的Vgs达到开启电压时,对应的Vi也会不同

    相同面积的cmos与非门和或非门哪个更快——与非门会更优

    学过半导体器件都知道,电子迁移率是空穴的2.5倍(在硅基CMOS工艺中),运算就是用这些大大小小的MOS管驱动后一级的负载电容,翻转速度和负载大小一级前级驱动能力相关。为了上升延迟和下降延迟相同,PMOS需要做成NMOS两倍多大小

    载流子的迁移率,对PMOS而言,载流子是空穴;对NMOS而言,载流子是电子。

    PMOS采用空穴导电,NMOS采用电子导电,由于PMOS的载流子的迁移率比NMOS的迁移率小,所以,同样尺寸条件下,PMOS的充电时间要大于NMOS的充电时间长

    在互补CMOS电路中,与非门是PMOS管并联,NMOS管串联,而或非门正好相反,所以,同样尺寸条件下,与非门的速度快,所以,在互补CMOS电路中,优先选择与非门。

    针对上面问题进行改进
    在这里插入图片描述
    采用或非门加反相器(缓冲器 就是与非门,如上图所示。
    带缓冲的门电路,输出电阻、输出的高低电平以及电压传输特性将不受输入端状态的影响

    对于或非门,则是与非门加缓冲器。

    3. OD门(漏极开路的门电路)

    OD门:为了满足输出电平的转换,吸收大负载电流以及线与逻辑,将MOS改为漏极开路

    OD输出的与非门结构图如下:
    OD门工作必须接上拉电阻RL到电源上。
    在这里插入图片描述

    OD门的应用:可以将多个OD门输出端直接相连,实现线与逻辑,即将输出并联使用,可以实现线与或用作电平转换和驱动。如下图所示:
    Y1、Y2中任何一个为低电平,输出都为低电平,同时为高时,输出才为高电平。
    在这里插入图片描述

    4. 传输门

    CMOS传输门:利用P沟道MOS管和N沟道MOS管互补的特性连接如下图

    T1是N沟道增强型MOS管,T2是P沟道增强型MOS管。T1和T2的源极和漏极分别相连作为传输门的输入端和输出端。C和C’是互补的控制信号。
    在这里插入图片描述
    由于CMOS传输门的结构是对称的,所以,输出端和输入端可以互换,是一个双向器件。
    CMOS传输门的应用:
    1)传输门和反相器构成异或门电路
    在这里插入图片描述
    A=1,B=0,TG1截止,TG2导通,Y=B’=1
    A=0,B=1,TG1导通,TG2截止,Y=B=1
    A=0,B=0,TG1导通,TG2截止,Y=B=0
    A=1,B=1,TG1截止,TG2导通,Y=B‘=0

    2)模拟开关:
    由传输门和一个反相器组成,双向器件。
    在这里插入图片描述
    传输连续变化的模拟电压信号。

    5. 三态门

    1)高阻态:
    三态门除了高低电平,还有第三个状态——高阻态。
    高阻态:电路的一种输出状态,既不是高电平也不是低电平,如果高阻态再输入下一级电路的话,对下级电路无任何影响,可以理解为断路,不被任何东西所驱动,也不驱动任何东西。

    三态门常用在IC的输出端,也称为输出缓冲器

    2)下图是CMOS三态输出反相器的结构:
    在这里插入图片描述
    当EN’=0时,Y=A’:
    A=1,G4、G5的输出为高电平,T1截止、T2导通,Y=0;
    A=0,G4、G5的输出为低电平,T1导通、T2截止,Y=1;
    当EN’=1时,不管A为高低状态,G4输出高电平,G5输出低电平,T1和T2同时截止,输出呈现高阻态。

    3)三态门的应用:
    减少各单元之间的连线数目:
    在这里插入图片描述
    数据的双向传输:
    在这里插入图片描述
    4)还有几种常见的三门结构:
    在这里插入图片描述
    图一:
    三态非门,当~ EN为1时,最上面的PMOS和最下面的NMOS管截止,无论A取什么状态,输出为高阻态,反之输出为 Y= ~ A

    图二:
    利用一个与非门,得到三态缓冲门,当~EN为高电平时,最上面的PMOS管截止,输出为高阻态,反之,输出为 Y=A

    图三:
    三态非门,在反相器后面加一个传输门,当~EN为低电平,传输门导通,输出 Y = ~A,反之传输门截止,输出高阻态。如果想要EN高电平有效,交换传输门上下端子的反相器即可。

    图四:
    利用一个与非门,得到三态缓冲门,当~EN为高电平时,最上面的PMOS管截止,输出为高阻态,反之,输出为 Y=A

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    第二章

    门电路

    主要内容

    1

    MOS

    管的开关特性。

    2

    CMOS

    集成门电路。

    3

    TTL

    集成门电路、

    OC

    门、三态门的电路结构和特性参数。

    4

    、门电路的

    VHDL

    描述及其仿真

    教学目的和要求

    逻辑门电路是数字逻辑电路的基本单元电路。

    1

    、了解

    CMOS

    逻辑门的工作特点,正确理解

    CMOS

    反相器、与非门、或非

    门、异或门、传输门的结构及工作原理,熟练掌握其构图规则。

    2

    、正确理解

    TTL

    与非门的集成电路结构及工作原理,会估算两种稳态下的输

    出电平;

    正确理解

    TTL

    与非门的电压传输特性及主要参数的含义;掌握负载能

    力和抗干扰能力的概念;熟练掌握三态门及

    0C

    门的逻辑功能特点及

    0C

    门负载

    电阻的计算。

    3

    、正确理解正负逻辑的规定;了解正负逻辑变化的三条规则;了解不同门电

    路之间的接口技术,门电路的外接负载以及门电路输入端的处理措施。

    4

    、了解射极耦合逻辑门电路(

    ECL

    )和集成注入逻辑门电路的电路结构和工

    作特点

    5

    、理解门电路的

    VHDL

    描述例子,会利用

    MAX+PLUS

    Ⅱ软件对门电路功能

    进行仿真,能根据仿真结果波形理解门电路的功能。

    学时数:

    6

    学时

    重难点

    重点:

    TTL

    CMOS

    门电路的电气特性

    难点:集成门电路工作原理分析

    不同门电路之间的接口技术

    展开全文
  • CMOS传输门组成的边沿JK触发器4027实验电路multisim源文件,multisim10及以上版本可以正常打开仿真,是教材上的电路,可以直接仿真,方便大家学习。
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